---

 

Etapa I. Elaborarea sistemelor de investigare in asociere cu tipul de sursa si speciile urmarite

 

Obiectivele etapei

Aceasta etapa vizeaza realizarea infrastructurii necesare pentru caracterizarea prin metode spectrale a plasmelor la presiune atmosferica folosite, avand ca obiectiv principal implementarea metodelor spectroscopice de emisie optica si de absorbtie laser pentru diagnosticarea plasmelor reci generate la presiune atmosferica.
Obiectivul este atins prin realizarea urmatoarelor activitati:
- Realizarea sistemelor de spectroscopie optica de emisie si de absorbtie laser si validarea acestora folosind descarcari la presiune joasa (catod cavitar si descarcari luminiscente)
- Implementarea sistemelor de spectroscopie optica de emisie si absorbtie laser in sursele de plasma de inalta frecventa cu descarcare DBD si cu electrozi in contact cu plasma
- Realizarea paginii de web a proiectului

 

Imagini reprezentative asociate rezultatelor obtinute in etapa I a proiectului PLASMOS

Fig. 1. Sistemul de spectroscopie optica de emisie folosit de partenerii CO si P2 la investigarea jeturilor de plasma la presiune atmosferica generate in radiofrecventa (sursa de tip jet si DBD) si spectrul de emisie inregistrat pentru sursa de plasma tip DBD (PRF=8W, 3500sccm Ar); spectrele emise de sursa jet axiale au o structura similara. Se observa prezenta dominanta a liniilor atomice ale ArI si OI din regiunea spectrala 700-850nm precum a speciilor moleculare OH (A2S+-X2P 306,4 nm) si NH (A3P - X3S, 336 nm) datorita amestecului gazului de lucru (Ar) cu aerul ambiant.

 

Fig.2. Sistemul de spectroscopie optica de emisie (stanga) folosit de partenerul P1 pentru diagnoza plasmei la presiune atmosferica obtinuta in descarcarea DBD extinsă: (1) ICCD cu sistem de focalizare (2); (3) descarcare DBD extinsa; (4) fibra optica; (5) spectrograf conectat la PC; (6) fotomultiplicator; (7) CCD. Spectrul de emisie (dreapta) din domeniul analizat (300-900 nm) in cazul plasmei DBD in amestec He+O2 sau He+N2 cuprinde: liniile spectrale ale He* (471.3 nm, 491.2 nm, 587.6 nm, 706.5 nm), benzile spectrale ale moleculei de azot (SPS), ale ionului molecular de azot (FNS) si ale radicalului OH (306-312 nm).

 

Fig.3. Schema sistemul de absorbţie cu diodă laser adaptat pentru realizarea diagnozei plasmei de înaltă frecevenţă cu descărcare DBD extinsă: (1) dioda laser; (2) divizor de fascicule; (3) lambdametru; (4) filtru neutru; (5) fantă dreptunghiulară; (6) decărcare DBD extinsă; (7) oglindă; (8) fotodiodă

 

Fig.4. Evoluţia temporala a coeficientului maxim de absorbţie (kmax) în cazul metastabililor de oxigen, în comparaţie cu evoluţia temporala a intensităţii totale a curentului (It) şi a tensiunii aplicate pe descărcare (Ua), într-o descărcare DBD în He+O2; aria electrozilor: 10 cm2, debitul gazului: 3 l/min

 

Fig 5: Sistemul laser in cavitate extinsa (ECDL) folosit in experientele de spectroscopie de absorbtie cu diode laser

 

Fig 6: a) Schita tubului cu descarcare luminiscenta. Raza laser trece prin cele doua ferestre optice ale tubului si prin plasma care se formeaza pe axa tubului si b) Poza descarcarii luminiscente. Plasma urmeaza forma tubului, ceea ce permite investigarea acesteia cu ajutorul unei raze laser, care are acces in tub prin ferestrele optice de la capete.

 

Fig.7: a) Profilul de absorbtie in descarcarea luminiscenta pentru Vdesc=ct si flux variabil de gaz si b) Profilul de absorbtie in descarcarea luminiscenta pentru Vdesc variabil si flux constant de gaz

 

Fig 8: Tubul de descarcare cu catod cavitar: a) schita tubului; cei doi electrozi sunt tubulari, ceea ce permite trecerea razei laser prin acestia. b) poza a unei descarcari cu catod cavitar

 

Fig.9: a) Profilul de absorbtie in descarcarea cu catodcavitar pentru Vdesc= ct si flux variabil de gaz si b) Profilul de absorbtie in descarcarea cu catod cavitar pentru Vdesc variabil si flux constant de gaz

 

Concluzii

In cadrul etapei au fost configurate si implementate sistemele de spectroscopie de absorbtie cu diode laser si spectroscopie de emisie necesare caracterizarii speciilor din plasma la presiune atmosferica folosita la procesarea materialelor sensibile la temperatura.
Au fost configurate si testate urmatoarele sisteme experimentale:
- sisteme de absorbtie cu diode laser pentru detectia speciilor metastabile deAr+ si O+. Aceste sisteme au fost validate prin efectuarea de experimente de absorbtie laser pe tuburi cu descarcare si pe plasma generata in DBD la presiune atmosferica. In urma experimentelor de absorbtie pe tuburi cu descarcare s-a concluzionat ca descarcarile cu catod cavitar vor fi folosite pentru realizarea spectrelor de absorbtie de referinta;
- sisteme de spectroscopie de emisie cu rezolutie ridicata (0,01nm) pe un domeniu spectral larg (300-900nm ). Cele doua sisteme au fost validate atat pe tuburile cu descarcare cat si pe sursele de plasma la presiune atmosferica (DBD si jet de plasma ). Din rezultate obtinute rezulta ca sistemele de investigare pentru spectroscopia optica de emisie are o rezolutie si o sensibilitate suficient de ridicate pentru analiza individuala a liniilor spectrale de interes, pentru fiecare sursa de plasma la presiune atmosferica in parte.